井徑補償密度模板的論證及其在生產中的應用

董剛健

（核工業二〇八大隊，內蒙古 包頭014010）

相關規范中物探參數孔需要先擴孔再成井測量，所以擴孔后井徑很大，本文中鉆孔處于鄂爾多斯沉積盆地，普通鉆孔井徑大和垮孔情況時有發生，在這種情況下，即便是通過補償密度的方法對再成井進行測量，其井徑大及垮空位置，也勢必會對密度曲線造成一定影響，其對于分析地層、解釋巖性、統計物性參數有很大影響，使之不能真實反映地層情況，所以研究這個模板在本文鉆孔中的應用有一定作用。鄂爾多斯盆地及周邊地區交通位置圖如圖1所示。

圖1 鄂爾多斯盆地及周邊地區交通位置圖

1 物理因素對于密度測井影響

在常規情況下，井眼變化不夠規則、井徑數值偏大時，必定會對測量數值產生一定的影響，其反映出曲線的數值通常小于于正常數值，但在密度值上不能低于泥漿的密度值。在測量方法上，鑒于密度測井屬于孔隙度測井的范疇之內，在測量中因不同地層的密度差異，對于伽馬光子的吸收能力和散射能力又各不相同，導致補償密度儀所接收到反饋的伽馬光子的計數率也會產生一定的差異[1]。在測井過程中，受地層介質因體積、密度等物理因素的影響，散射伽馬射線的能力和強度也會隨之發生變化，體積、密度越大，其散射強度就越低；體積、密度越小，散射強度就越大。受其影響，密度曲線在不同地層的數值也會產生一定差異，即在孔隙度越大、滲透性越好的地層中，其數值越低，反之則越高。因此，在補償密度儀等測量儀器遇到貼合井壁不緊密、井壁表面不規則、井壁出現垮塌或擴徑等因素干擾時，伽馬源散射伽馬射線是通過井徑大的地方的井液作為介質傳到接收器，因為井液體積密度小，所以測量出得密度值比真實地層密度小。

2 公式的求得

影響密度測井的井徑變化情況分為2種：①井徑變化的層段長度大于密度儀器長源距到短源距的距離（10 cm）；②井徑變化的層段長度小于密度儀器長源距到短源距的距離，井壁小塌陷對于密度曲線的影響在測井中出現的概率小，影響也較小。第一種情況較多，而且有修正圖版，所以本文將詳細討論第一種情況。

在探測過程中，探測的通常由泥漿和地層組成，在出現井塌、不規則井壁的情況下，密度測量值ρa為泥漿密度ρn和地層真密度ρb的綜合反映，即：

式（1）中：GD（d）是井內泥漿對密度測井值提供的一個系數。

由公式（1）可以求出地層真密度ρb，即：

式（2）中的ρa由密度測井提供，ρn亦可測量。這樣，只要求得GD（d）就可獲得ρb。斯倫貝謝公司的井徑修正密度模板如圖2所示，其縱坐標為密度校正值Δρ，即：Δρ=ρb-ρa。

圖2 密度測井的井徑校正圖板

想要得出GD（d）必須要已知井內充滿液體或者是氣體的密度ρn。在鄂爾多斯盆地測井前，都會用泥漿充滿井內并用密度儀測出井內的泥漿密度，所以ρn是已知的。ρn測得以后，可以求得GD（d），即：

計算出每一采樣點的系數GD（d），把井徑的函數以幾何因子的方式，通過數學擬合的方式進行轉換，擬合結果為：

式（3）中：W為7.525 5；B為1.216 5；dn為9×2.54 cm。

擬合結果如表1所示。通過計算反映的情況看，擬合公式推演結果比較理想，這樣在ρn已知的條件下，將（3）代入式（2）就可由密度測量值經井徑修正求得地層真密度。

表1 幾何因子值及其誤差

GD1（d）為利用擬合公式求得的第k個采樣點的幾何因子值。由公式（3）得：如果d≤dn時，則GD（d）=0，即不需要做井徑修正；當d略大于dn時，認為（dn/d）B≈1。此時GD（d）≈7.525 5×ln（d/dn），即GD（d）與d成對數關系；求d的偏導數，得：

圖3 井徑修正密度的幾何因子模板

3 修正實例分析

鄂爾多斯盆地中新時代的地層表如表2所示。

表2 鄂爾多斯盆地中新時代的地層表

利用擬合公式應用到一些鉆孔進行分析，選出了以下3個典型鉆孔的曲線來說明應用后的結果。鉆孔ZK-55如圖4所示。圖4（a）是修正前的曲線，在畫橫線的位置上密度曲線峰值下半部分受井徑影響明顯偏低，導致利用對應的電阻率曲線很難分析此段地層情況，然后本文利用擬合公式算出的密度曲線。如圖4（b）所示，在修正后和對應的電阻率曲線形態比較吻合，根據地區地層結構分析此處應解釋為鈣質砂巖。

圖4 鉆孔ZK-55

鉆孔ZK-16如圖5所示。圖5（a）為物探參數孔修正之前的曲線，因為物探參數孔成井步驟是先成井，之后擴孔到設計層位，然后測井，最后下套管。所以擴孔之后測井整孔大部分井徑偏大，大小適合擬合曲線的適用范圍。圖5（d）為適合修正范圍（井徑（9～20）×2.54 cm）的曲線修正后的效果，修正后為統計物性參數、解釋巖性和分析地層起到相應的作用。

圖5 鉆孔ZK-16

鉆孔ZK-17如圖6所示。圖6（a）和圖6（b）分別為井徑小于修正范圍（井徑（9～20）×2.54 cm）的曲線修正的前后，修正后密度曲線過于平滑，不夠準確，不能使用，所以本文求得的修正范圍還是比較科學嚴謹的。

圖6 鉆孔ZK-17

4 結論

采用井徑補償密度模板在本地區小井徑鉆孔上應用是科學、可行、實用的，本文利用本模板修正后的密度曲線在參數孔擴孔后、一些井內出現垮孔和某段井徑過大地方都有較好的效果，對于物探測井解釋巖性，統計物性參數和對比、分析沉積環境等方面都有良好的應用。

5 今后展望

對于測井井徑影響密度的情況，每個鉆孔都有發生，根據實際情況決定是否有必要進行修正處理，以得到更符合地層實際情況的曲線，更好地分析地層和井下情況。